Способ продувки двигателя внутреннего сгорания и двигатель внутреннего сгорания

 

Использование: машиностроение, способы продувки двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: после начала выпуска отработавших газов через пояс выпускных окон, расположенных в районе подвижной головки, перемещающейся в сторону, противоположную движению рабочего поршня, последним открывается пояс впускных окон, через которые подается сжатый в кольцевой продувочной полости продувочной заряд и производится прямоточная продувка рабочей камеры. Навстречу продувочному заряду вдоль оси цилиндра через перепускной канал, выполненный в головке, нагнетают дополнительный заряд, сжатый в продувочной камере. Таким образом осуществляется прямоточно-фонтанная продувка, позволяющая повысить эффективность очистки полости цилиндра от отработавших газов и увеличить надежность работы двигателя за счет снижения тепловой напряженности рабочего поршня и равномерного распределения тепловых напряжений как вдоль цилиндра, так и по его окружности. 2 н. и 5 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретения относятся к машиностроению, в частности к двигателям, а именно к способам их продувки.

Известен способ прямоточной продувки двигателя путем подачи продувочного заряда через впускные окна, расположенные в районе поршня и выпуска отработавших газов через выпускные окна, расположенные в районе головки [1] .

Недостатком известного способа является малая эффективность очистки полости цилиндра, в частности у его стенок из-за ограниченной возможности увеличения сечения впускных и выпускных отверстий, расположенных соответственно в днище поршня и головки.

Известен способ прямоточной продувки двигателя путем выпуска из цилиндра отработавших газов через пояс выпускных окон, расположенных в районе головки цилиндра, подачи в него продувочного заряда через пояс впускных окон, расположенных с возможностью их открытия поршнем при положении последнего в районе нижней мертвой точки, и нагнетания струи дополнительного заряда, расположенного внутри потока продувочного заряда [2].

Недостатком прототипа является малая эффективность из-за увеличения потерь на закручивание продувочного и дополнительного зарядов при продувке.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, цилиндр, закрепленную на нем торцевую крышку, подвижную втулку, установленную в цилиндре, головку, жестко связанную с втулкой, рабочий поршень, расположенный в последней, рабочую камеру, образованную рабочими поверхностями головки и поршня, продувочную камеру, образованную поверхностями головки и крышки цилиндра и сообщенную с рабочей камерой при помощи перепускных каналов с золотниковым запорным органом при положении головки и поршня в районе наружных мертвых точек, и пояса впускных и выпускных окон, выполненные во втулке и расположенные на противоположных сторонах рабочей камеры [3].

Недостатками прототипа-устройства являются высокая теплонапряженность поршня из-за отсутствия контакта свежего заряда с его поверхностью, малая эффективность очистки полости цилиндра.

Целью изобретения является повышение эффективности очистки полости цилиндра при продувке и надежность в работе двигателя.

Цель достигается тем, что струю дополнительного заряда нагнетают навстречу потоку продувочного заряда; дополнительный заряд могут нагнетать через центральное отверстие головки, снабженное запорным органом; дополнительный заряд перед нагнетанием могут сжимать в полости переменного объема, образованной по меньшей мере внешней поверхностью головки путем перемещения последней относительно цилиндра; двигатель снабжен кольцевым поршнем, установленным вокруг втулки и жестко с ней связанным, и кольцевой продувочной полостью, выполненной в корпусе с продувочными каналами с возможностью их сообщения с впускными окнами и образованной поверхностью кольцевого поршня, пояс выпускных окон расположен в районе головки, пояс впускных окон - в районе рабочего поршня при его положении в наружной мертвой точке, а перепускной канал выполнен в головке в районе продольной оси втулки.

Цель достигается также тем, что запорный орган перепускного канала может быть выполнен в виде подпружиненного тарельчатого клапана, снабженного механизмом его управления.

Цель достигается тем, что механизм управления клапана может быть выполнен в виде упора, установленного на крышке цилиндра с возможностью контактирования с клапаном при положении головки в районе наружной мертвой точки.

Цель достигается тем, что двигатель может быть снабжен соединенным с втулкой днищем и нагнетательной камерой переменного объема, образованной поверхностями рабочего поршня и днища.

Цель достигается тем, что нагнетательная камера может быть связана с рабочей камерой.

На фиг. 1 представлен предлагаемый двигатель; на фиг. 2 - схема продувки двигателя.

Двигатель содержит корпус 1, цилиндр 2, закрепленную на нем торцевую крышку 3, подвижную втулку 4, установленную в цилиндре 2, головку 5, жестко связанную с втулкой 4, рабочий поршень 6, расположенный во втулке 4, рабочую камеру 7, образованную рабочими поверхностями 8 головки 5 и поршня 6, продувочную камеру 9, образованную поверхностями головки 5 и крышки 3 и сообщенную с рабочей камерой 7 при помощи перепускных каналов 10 с запорными органами 11 при положении головки 5 и поршня 6 в районе наружных мертвых точек (НМТ), пояс впускных окон 12 и пояс выпускных окон 13, выполненных во втулке 4 и расположенных на противоположных сторонах рабочей камеры 7, кольцевой поршень 14, установленный вокруг втулки 4 и жестко с ней связанный, выполненную в корпусе 1 кольцевую продувочную полость 15, сообщенную с рабочей камерой 7 при помощи продувочных каналов 16 и образованную поверхностью кольцевого поршня 14. Пояс выпускных окон 13 расположен в районе головки 5, пояс впускных окон 12 - в районе рабочего поршня 6 при его положении в НМТ, продувочные каналы 16 расположены с возможностью сообщения с впускными окнами 12, а перепускные каналы 10 выполнены в головке 5 в районе продольной оси втулки 4.

Запорный орган 11 перепускного канала 10 может быть выполнен в виде подпружиненного тарельчатого клапана, снабженного механизмом его управления.

Механизм управления клапана может быть выполнен в виде упора 17, установленного на торцевой крышке 3 с возможностью контактирования с клапаном при положении головки 5 в районе НМТ.

Втулка 4 может быть снабжена днищем 18, соединенным с ней с образованием между поверхностями днища 18 и рабочего поршня 6 нагнетательной камеры 19 переменного объема, которая может быть связана с рабочей камерой 7.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом.

Во время такта расширения рабочий поршень 6 и головка 5 перемещаются в противоположные стороны. В районе НМТ открываются выпускные окна 13 и начинается выпуск отработавших газов, после чего открываются впускные окна 12 и происходит прямоточная продувка рабочей камеры 7 продувочным зарядом, сжатым в кольцевой продувочной полости 15, в направлении от поршня 6 к головке 5. Навстречу потоку продувочного заряда вдоль оси рабочей камеры 7 нагнетают струю дополнительного заряда, сжатого, например, в продувочной камере 9, через перепускной канал 10 в направлении от головки 5 к поршню 6. Перепускной канал 10 открывается за счет контактирования подпружиненного клапана, расположенного в канале 10, с упором 17.

Таким образом в предлагаемой конструкции реализуется комбинированная прямоточно-фонтанная продувка полости цилиндра двухтактного двигателя. Такая продувка позволяет повысить эффективность очистки и наполнения рабочей камеры за счет перемещения направленных потоков зарядов во всем сечении цилиндра: прямоточного на его периферии и фонтанного встречного в центре. Встречное движение зарядов позволяет с минимальными потерями их турбулизировать, что повышает эффективность продувки.

Кроме того наличие дополнительной кольцевой продувочной полости 15 и расположение ее в районе рабочего поршня 6 позволяет снизить его теплонапряженность, а расположение выпускных окон 13 в районе головки 5, образующей продувочную камеру 9, выравнивает температурные поля в цилиндро-поршневой группе как вдоль цилиндра, так и за счет размещения окон поясами по его окружности.

При наличии в двигателе нагнетательной камеры 19 продувка через впускные окна 12 осуществляется сжатыми в кольцевой полости 15 и нагнетательной камере 19 зарядами, что позволяет увеличить суммарное количество продувочного заряда.

Таким образом предлагаемое изобретение позволяет повысить эффективность очистки полости цилиндра при продувке и увеличить надежность работы двигателя внутреннего сгорания.

Формула изобретения

СПОСОБ ПРОДУВКИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ.

1. Способ продувки двигателя внутреннего сгорания путем выпуска из цилиндра отработавших газов через пояс выпускных окон, расположенных в районе головки, прямоточной подачи в него продувочного заряда через пояс впускных окон, расположенных с возможностью их открытия поршнем при положении последнего в районе нижней мертвой точки, и нагнетания струи дополнительного заряда с размещением его внутри потока продувочного заряда, отличающийся тем, что струю дополнительного заряда нагнетают навстречу потоку продувочного заряда.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительный заряд нагнетают через центральное отверстие головки, снабженное запорным органом.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что дополнительный заряд перед нагнетанием сжимают в полости переменного объема, образованной по меньшей мере внешней поверхностью головки путем перемещения последней относительно цилиндра.

4. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, цилиндр, закрепленную на нем торцевую крышку, подвижную втулку, установленную в цилиндре, головку, жестко связанную с втулкой, рабочий поршень, расположенный в последней, рабочую камеру, образованную рабочими поверхностями головки и поршня, продувочную камеру, образованную поверхностями головки и торцевой крышки и сообщенную с рабочей камерой при помощи по меньшей мере одного перепускного канала с запорным органом при положении головки и поршня в районе наружных мертвых точек, и пояса впускных и выпускных окон, выполненные во втулке и расположенные на противоположных сторонах рабочей камеры, отличающийся тем, что он снабжен кольцевым поршнем, установленным вокруг втулки и жестко с ней связанным, и кольцевой продувочной полостью, выполненной в корпусе с продувочными каналами с возможностью их сообщения с впускными окнами и образованной поверхностью кольцевого поршня, пояс выпускных окон расположен в районе головки, пояс впускных окон - в районе рабочего поршня при его положении в наружной мертвой точке, а перепускной канал выполнен в головке в районе продольной оси втулки.

5. Двигатель по п.4, отличающийся тем, что запорный орган перепускного канала выполнен в виде подпружиненного тарельчатого клапана, снабженного механизмом его управления.

6. Двигатель по пп.4 и 5, отличающийся тем, что механизм управления тарельчатого клапана выполнен в виде упора, установленного на торцевой крышке с возможностью контактирования с клапаном при положении головки в районе наружной мертвой точки.

7. Двигатель по пп. 4-6, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен соединенным с втулкой днищем и нагнетательной камерой переменного объема, образованной поверхностями рабочего поршня и днища.

8. Двигатель по пп. 4-7, отличающийся тем, что нагнетательная камера связана с рабочей камерой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2